Xin chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, thầy sẽ hướng dẫn các em cách viết công thức electron (hay còn gọi là công thức Lewis) và công thức cấu tạo cho một số hợp chất hóa học quen thuộc theo đúng chương trình Hóa học lớp 9 của Việt Nam. Các em hãy chú ý theo dõi nhé!

I. NGUYÊN TẮC CƠ BẢN
Trước khi đi vào từng chất cụ thể, chúng ta cần nắm vững một số nguyên tắc sau:

• Mỗi nguyên tử có hóa trị nhất định (ví dụ: H hóa trị I, O hóa trị II, N hóa trị III, C hóa trị IV, Cl hóa trị I).
• Tổng số electron hóa trị (electron lớp ngoài cùng) của tất cả các nguyên tử trong phân tử.
• Nguyên tắc bát tử: Các nguyên tử (trừ hiđro) có xu hướng liên kết với nhau để có 8 electron lớp ngoài cùng. Nguyên tử hiđro chỉ cần 2 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm heli.
• Mỗi liên kết hóa học thường được hình thành từ 2 electron chung (một cặp electron).
• Trong công thức electron, các cặp electron dùng chung (liên kết) thường được đặt giữa hai nguyên tử, các cặp electron riêng (chưa liên kết) được đặt xung quanh nguyên tử.
• Trong công thức cấu tạo, mỗi cặp electron dùng chung được thay thế bằng một gạch nối (—). Liên kết đôi là hai gạch (=), liên kết ba là ba gạch (≡). Các cặp electron riêng thường được bỏ qua để công thức đơn giản hơn (trừ khi cần nhấn mạnh).

II. CÁC HỢP CHẤT CỤ THỂ

1. Phân tử CH₄ (Mêtan)

Bước 1: Xác định hóa trị và tổng số electron hóa trị

• Nguyên tử C có hóa trị IV, có 4 electron hóa trị.
• Nguyên tử H có hóa trị I, mỗi nguyên tử H có 1 electron hóa trị.
• Tổng số electron hóa trị = \(1 \times 4 + 4 \times 1 = 8\) electron.

Bước 2: Viết công thức electron

• Nguyên tử C là nguyên tử trung tâm, 4 nguyên tử H liên kết với C.
• Dùng 1 cặp electron cho mỗi liên kết C—H. Có 4 liên kết C—H, vậy đã dùng \(4 \times 2 = 8\) electron.
• Số electron còn lại = \(8 – 8 = 0\) electron.
• Kiểm tra: C có 8 electron xung quanh (4 cặp liên kết), mỗi H có 2 electron xung quanh (1 cặp liên kết). Tất cả đều đạt cấu hình bền vững.

Công thức electron của CH₄:

       H
       ..
     H : C : H
       ..
       H

(Mỗi dấu chấm đại diện cho 1 electron, hai dấu chấm cạnh nhau (..) là một cặp electron. Trong công thức trên, các cặp electron dùng chung được đặt giữa C và H, còn C không có cặp electron riêng nào.)

Bước 3: Viết công thức cấu tạo

       H
       |
     H – C – H
       |
       H

2. Phân tử C₂H₂ (Axetilen)

Bước 1: Xác định hóa trị và tổng số electron hóa trị

• Nguyên tử C có hóa trị IV, có 4 electron hóa trị.
• Nguyên tử H có hóa trị I, mỗi nguyên tử H có 1 electron hóa trị.
• Tổng số electron hóa trị = \(2 \times 4 + 2 \times 1 = 10\) electron.

Bước 2: Viết công thức electron

• Hai nguyên tử C liên kết với nhau, mỗi C liên kết với 1 H. Khung cơ bản là H—C—C—H.
• Dùng 1 cặp electron cho mỗi liên kết đơn (2 C—H và 1 C—C). Đã dùng \(3 \times 2 = 6\) electron.
• Số electron còn lại = \(10 – 6 = 4\) electron.
• Phân bố 4 electron này vào giữa hai nguyên tử C để chúng đạt bát tử. Các nguyên tử C còn thiếu 4 electron để đủ 8, nên 2 cặp electron này sẽ tạo thêm 2 liên kết, tạo thành liên kết ba giữa hai C.
• Kiểm tra: Mỗi C có 2 electron từ liên kết C—H và 6 electron từ liên kết C≡C (tổng 8 electron). Mỗi H có 2 electron từ liên kết C—H. Tất cả đều bền vững.

Công thức electron của C₂H₂:

H : C ::: C : H

(Ở đây, “:::” đại diện cho 3 cặp electron dùng chung, tức liên kết ba.)

Bước 3: Viết công thức cấu tạo

H – C ≡ C – H

3. Phân tử CO₂ (Cacbon đioxit)

Bước 1: Xác định hóa trị và tổng số electron hóa trị

• Nguyên tử C có hóa trị IV, có 4 electron hóa trị.
• Nguyên tử O có hóa trị II, mỗi nguyên tử O có 6 electron hóa trị.
• Tổng số electron hóa trị = \(1 \times 4 + 2 \times 6 = 4 + 12 = 16\) electron.

Bước 2: Viết công thức electron

• Nguyên tử C là nguyên tử trung tâm, hai nguyên tử O liên kết với C. Khung cơ bản là O—C—O.
• Dùng 1 cặp electron cho mỗi liên kết đơn C—O. Đã dùng \(2 \times 2 = 4\) electron.
• Số electron còn lại = \(16 – 4 = 12\) electron.
• Phân bố 12 electron này thành các cặp electron riêng trên mỗi nguyên tử O (mỗi O cần 6 electron nữa để đủ 8, vậy 2 O cần \(2 \times 6 = 12\) electron).
• Lúc này, mỗi O đã đủ 8 electron, nhưng C chỉ có 4 electron và chưa đủ bát tử. Để C đủ bát tử, chúng ta chuyển 1 cặp electron riêng từ mỗi nguyên tử O vào giữa C và O để tạo thành liên kết đôi.
• Kiểm tra: Mỗi O có 4 electron từ liên kết đôi C=O và 4 electron riêng (tổng 8 electron). C có 4 electron từ liên kết đôi C=O bên trái và 4 electron từ liên kết đôi C=O bên phải (tổng 8 electron). Tất cả đều bền vững.

Công thức electron của CO₂:

   ..      ..
  :O :: C :: O:
   ..      ..

(Ở đây, “::” đại diện cho 2 cặp electron dùng chung, tức liên kết đôi.)

Bước 3: Viết công thức cấu tạo

O = C = O

4. Phân tử H₂ (Hiđro)

Bước 1: Xác định hóa trị và tổng số electron hóa trị

• Nguyên tử H có hóa trị I, mỗi nguyên tử H có 1 electron hóa trị.
• Tổng số electron hóa trị = \(2 \times 1 = 2\) electron.

Bước 2: Viết công thức electron

• Hai nguyên tử H liên kết với nhau.
• Dùng 1 cặp electron cho liên kết đơn H—H. Đã dùng 2 electron.
• Số electron còn lại = \(2 – 2 = 0\) electron.
• Kiểm tra: Mỗi H có 2 electron xung quanh (đạt cấu hình bền vững của heli).

Công thức electron của H₂:

H : H

Bước 3: Viết công thức cấu tạo

H – H

5. Phân tử H₂CO₃ (Axit cacbonic)

Bước 1: Xác định hóa trị và tổng số electron hóa trị

• Nguyên tử H có hóa trị I, mỗi H có 1 electron hóa trị.
• Nguyên tử C có hóa trị IV, có 4 electron hóa trị.
• Nguyên tử O có hóa trị II, mỗi O có 6 electron hóa trị.
• Tổng số electron hóa trị = \(2 \times 1 + 1 \times 4 + 3 \times 6 = 2 + 4 + 18 = 24\) electron.

Bước 2: Viết công thức electron

• Nguyên tử C là nguyên tử trung tâm, liên kết với 3 nguyên tử O. Hai trong số các nguyên tử O này liên kết với H.
• Vẽ khung liên kết đơn: C liên kết với 3 O, mỗi trong 2 O đó liên kết với 1 H.
  Có 5 liên kết đơn: 3 liên kết C—O và 2 liên kết O—H. Đã dùng \(5 \times 2 = 10\) electron.
• Số electron còn lại = \(24 – 10 = 14\) electron.
• Phân bố 14 electron này thành các cặp electron riêng cho các nguyên tử O.
  Mỗi O trong nhóm O—H đã có 4 electron (2 từ C—O, 2 từ O—H), cần thêm 4 electron (2 cặp riêng).
  Nguyên tử O còn lại (chỉ liên kết với C) đã có 2 electron (từ C—O), cần thêm 6 electron (3 cặp riêng).
  Tổng cộng cần \(2 \times 4 + 1 \times 6 = 8 + 6 = 14\) electron. Chúng ta có đủ.
• Kiểm tra: Sau khi phân bố, các nguyên tử H và O đều đủ bát tử (hoặc duet với H). Tuy nhiên, nguyên tử C mới chỉ có 6 electron (từ 3 liên kết đơn C—O) và chưa đủ bát tử.
• Để C đạt bát tử, ta chuyển 1 cặp electron riêng từ nguyên tử O không liên kết với H (hoặc một trong hai O liên kết với H) vào giữa C và O để tạo liên kết đôi. Thông thường, O không liên kết với H sẽ tạo liên kết đôi với C.
• Kiểm tra cuối cùng: Nguyên tử C có 8 electron (1 liên kết đôi, 2 liên kết đơn). Mỗi O có 8 electron (liên kết và cặp riêng). Mỗi H có 2 electron. Tất cả đều bền vững.

Công thức electron của H₂CO₃:

        ..
       :O:
       ::
    H : O : C : O : H
        ..  ..  ..

Bước 3: Viết công thức cấu tạo

        O
        ||
     H – O – C – O – H

6. Phân tử NH₃ (Amoniac)

Bước 1: Xác định hóa trị và tổng số electron hóa trị

• Nguyên tử N có hóa trị III, có 5 electron hóa trị.
• Nguyên tử H có hóa trị I, mỗi nguyên tử H có 1 electron hóa trị.
• Tổng số electron hóa trị = \(1 \times 5 + 3 \times 1 = 8\) electron.

Bước 2: Viết công thức electron

• Nguyên tử N là nguyên tử trung tâm, 3 nguyên tử H liên kết với N.
• Dùng 1 cặp electron cho mỗi liên kết N—H. Có 3 liên kết N—H, vậy đã dùng \(3 \times 2 = 6\) electron.
• Số electron còn lại = \(8 – 6 = 2\) electron.
• Phân bố 2 electron này thành 1 cặp electron riêng trên nguyên tử N.
• Kiểm tra: N có 3 cặp liên kết và 1 cặp riêng (tổng 8 electron). Mỗi H có 1 cặp liên kết (tổng 2 electron). Tất cả đều bền vững.

Công thức electron của NH₃:

       H
       ..
     H : N : H

(Cặp electron riêng của N được đặt phía trên nguyên tử N.)

Bước 3: Viết công thức cấu tạo

       H
       |
     H – N – H

7. Phân tử N₂ (Nitơ)

Bước 1: Xác định hóa trị và tổng số electron hóa trị

• Nguyên tử N có hóa trị III, mỗi N có 5 electron hóa trị.
• Tổng số electron hóa trị = \(2 \times 5 = 10\) electron.

Bước 2: Viết công thức electron

• Hai nguyên tử N liên kết với nhau.
• Dùng 1 cặp electron cho liên kết đơn N—N. Đã dùng 2 electron.
• Số electron còn lại = \(10 – 2 = 8\) electron.
• Phân bố 8 electron này thành các cặp electron riêng trên mỗi nguyên tử N (mỗi N cần 6 electron nữa để đủ 8, vậy 2 N cần 12 electron. Nhưng chúng ta chỉ có 8 electron còn lại).
• Vì không đủ electron riêng để mỗi N đạt bát tử, ta chuyển các cặp electron riêng vào giữa hai nguyên tử N để tạo thêm liên kết. Để mỗi N đạt 8 electron, cần có liên kết ba giữa hai N. Khi đó, mỗi N sẽ còn 1 cặp electron riêng.
• Kiểm tra: Mỗi N có 6 electron từ liên kết ba N≡N và 2 electron riêng (tổng 8 electron). Tất cả đều bền vững.

Công thức electron của N₂:

   ..      ..
  :N ::: N:

Bước 3: Viết công thức cấu tạo

N ≡ N

8. Phân tử Cl₂ (Clo)

Bước 1: Xác định hóa trị và tổng số electron hóa trị

• Nguyên tử Cl có hóa trị I, mỗi Cl có 7 electron hóa trị.
• Tổng số electron hóa trị = \(2 \times 7 = 14\) electron.

Bước 2: Viết công thức electron

• Hai nguyên tử Cl liên kết với nhau.
• Dùng 1 cặp electron cho liên kết đơn Cl—Cl. Đã dùng 2 electron.
• Số electron còn lại = \(14 – 2 = 12\) electron.
• Phân bố 12 electron này thành các cặp electron riêng trên mỗi nguyên tử Cl (mỗi Cl đã có 2 electron từ liên kết, cần thêm 6 electron nữa để đủ 8, vậy 2 Cl cần \(2 \times 6 = 12\) electron).
• Kiểm tra: Mỗi Cl có 2 electron từ liên kết Cl—Cl và 6 electron riêng (tổng 8 electron). Tất cả đều bền vững.

Công thức electron của Cl₂:

    ..      ..
   :Cl : Cl:
    ..      ..

Bước 3: Viết công thức cấu tạo

Cl – Cl

Thầy hy vọng bài hướng dẫn chi tiết này sẽ giúp các em nắm vững cách viết công thức electron và công thức cấu tạo của các chất. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé! Chúc các em học tốt!